LTSA-S089ZWETU SMD LED 规格书 - 黄透镜白光 - 50mA - 170mW - 中文技术文档

1. 产品概述

LTSA-S089ZWETU是一款表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED），专为自动化印刷电路板（PCB）组装以及空间受限的应用而设计。该元件采用氮化铟镓（InGaN）半导体产生白光，然后通过黄色透镜进行滤光。其设计旨在确保在各种电子设备中的可靠性和性能。

1.1 核心特性与优势

• 环保合规性：本产品符合《有害物质限制指令》（RoHS）。
• 自动化包装：采用8mm载带包装，卷绕在7英寸直径的卷盘上，便于高速贴片组装工艺。
• 湿度敏感性：已进行预处理以满足JEDEC湿度敏感等级2a的要求，确保在回流焊接过程中的可靠性。
• 汽车级认证：认证过程参考AEC-Q102标准，该标准是针对汽车应用中分立光电半导体的应力测试认证。
• 标准化封装：采用电子工业联盟（EIA）标准封装外形。
• 兼容性：该器件与集成电路（IC）兼容，适用于自动贴装设备。
• 焊接工艺：兼容红外（IR）回流焊接工艺，这是无铅组装的标准工艺。

这款LED的主要目标市场是汽车行业，特别是配件应用。其坚固的设计和认证使其能够适应车辆中严苛的环境条件。潜在用例包括车内照明、仪表盘指示灯、开关背光以及车辆座舱内的其他非关键照明功能。

1.2 目标市场与应用

2. 技术参数：深入客观解读

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久性损坏的极限。在此条件下工作不保证性能。

• 功耗（Pd）：170 mW。这是LED封装在不超出其热限值的情况下，能够以热量形式耗散的最大功率。
• 峰值正向电流（I_FP）：100 mA。这是最大允许瞬时电流，通常在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）规定，以防止过热。
• 直流正向电流（I_F）：50 mA。这是为保障长期可靠运行而推荐的最大连续正向电流。
• 工作与存储温度范围：-40°C 至 +100°C。此宽范围确保了在恶劣环境下的功能性，从冷启动到高温发动机舱。

2.2 热特性

热管理对于LED的性能和寿命至关重要。过高的结温会导致光输出衰减并加速失效。

• 热阻，结到环境（R_θJA）：400 °C/W（典型值）。在带有16mm²铜焊盘的FR4基板上测量，该值表示热量从半导体结传导到周围空气的效率。数值越低越好。
• 热阻，结到焊点（R_θJS）：220 °C/W（典型值）。这通常是设计中更有用的指标，因为它测量的是从结到PCB焊盘（热量主要被传导走的地方）的电阻。该值对于计算工作时的实际结温至关重要。
• 最高结温（T_J）：125 °C。半导体结温度的绝对上限。

2.3 25°C下的光电特性

这些参数在标准测试条件下测量（T_a=25°C，I_F=20mA），定义了器件的性能。

• 光通量（Φ_v）：7 lm（典型值），范围6至8 lm。这是发射出的总感知光功率。
• 发光强度（I_v）：2450 mcd（典型值），范围2100至2800 mcd。这是沿中心轴测量的每单位立体角的光功率（坎德拉）。高值表明输出明亮且集中。
• 视角（2θ_1/2）：120度（典型值）。这是发光强度降至其轴向值一半时的全角。120度角提供了非常宽的光束，适用于区域照明。
• 色度坐标（x，y）：(0.32, 0.31) 典型值。这些CIE 1931坐标定义了LED的白点颜色。在分档过程中，这些坐标的容差为±0.01。
• 正向电压（V_F）：在20mA下为2.8V至3.4V，典型值大约在此范围的中间。各档内的容差为±0.1V。
• ESD耐受电压：2 kV（人体模型，HBM）。此额定值表明具有中等水平的静电放电防护能力，适用于受控的制造环境。

3. 分档系统说明

为确保生产中的性能一致性，LED根据关键参数被分档。LTSA-S089ZWETU采用三码系统：Vf / Iv / 颜色（例如，D7/Y5/W30）。

3.1 正向电压（Vf）分档

LED根据其在20mA下的正向压降进行分组，以确保在并联电路中或由恒压源驱动时具有均匀的亮度和电流消耗。

• 档位 D7：Vf = 2.8V 至 3.0V
• 档位 D8：Vf = 3.0V 至 3.2V
• 档位 D9：Vf = 3.2V 至 3.4V

3.2 发光强度/光通量（Iv）分档

此分档确保一致的光输出水平。每个档位都指定了光通量（lm）和轴向发光强度（mcd）。

• 档位 Y5：6.0-6.5 lm / 2100-2275 mcd
• 档位 Y6：6.5-7.0 lm / 2275-2450 mcd
• 档位 Y7：7.0-7.5 lm / 2450-2625 mcd
• 档位 Y8：7.5-8.0 lm / 2625-2800 mcd

每个档位内的强度/光通量容差为±10%。

3.3 颜色（色度）分档

在多个LED一起使用的应用中，颜色一致性至关重要。分档基于CIE 1931（x，y）色度坐标进行。

• 档位 W30：此档位由CIE图上的一个四边形定义，其角点坐标为（x，y）：点1（0.312，0.283），点2（0.306，0.316），点3（0.331，0.340），点4（0.331，0.307）。同一生产批次内的所有LED的颜色坐标都将落在此区域内，容差为±0.01。

4. 性能曲线分析

规格书提供了空间分布图（图2）。此极坐标图直观地展示了120度视角，显示了发光强度如何随着观察角度偏离中心轴（0°）而降低。对于广角LED，其光强分布模式通常是朗伯型或蝙蝠翼型，确保在广阔区域而非狭窄聚光灯下的均匀照明。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED采用行业标准SMD封装。所有尺寸均以毫米为单位，标准公差为±0.2mm，除非另有说明。封装提供镀金版本以增强可焊性和耐腐蚀性。具体的尺寸图纸包含在原规格书中，详细说明了长度、宽度、高度以及引脚/焊盘间距。

5.2 推荐的PCB贴装焊盘布局

提供了用于红外或气相回流焊接的焊盘图形设计。此推荐的焊盘布局可确保形成良好的焊点、热释放和机械稳定性。遵循此设计对于实现指定的热性能（R_θJS）至关重要。

5.3 极性识别

阴极通常在器件本体上标记，通常表现为透镜或封装上的绿色色调、凹口或切角。PCB丝印应清晰指示阴极焊盘，以防止组装时反向安装。

6. 焊接与组装指南

6.1 IR回流焊接温度曲线

提供了详细的回流温度曲线，符合J-STD-020无铅工艺标准。关键参数包括：

• 预热：升温至150-200°C。
• 保温/预热时间：最长120秒，以实现温度均衡和助焊剂活化。
• 峰值温度：最高260°C。液相线以上（例如217°C）的时间应加以控制，以最小化对LED封装和环氧树脂透镜的热应力。
• 冷却速率：受控以防止热冲击。

6.2 存储与操作

作为湿度敏感等级（MSL）2a器件：

• 密封袋：在≤30°C和≤70% RH条件下存储。在袋子密封日期后一年内使用。
• 开封后：在≤30°C和≤60% RH条件下存储。建议在暴露后4周内完成IR回流焊接。
• 长期存储（已开封）：存放在带有干燥剂的密封容器或氮气干燥器中。
• 重新烘烤：如果暴露超过4周，在焊接前应在60°C下烘烤至少48小时，以去除吸收的湿气并防止回流过程中发生“爆米花”现象。

6.3 清洗

如果焊接后需要清洗，仅使用指定的溶剂。在室温下将LED浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟是可接受的。避免使用可能损坏环氧树脂透镜或封装标记的强效或未指定的化学品。

7. 包装与订购信息

7.1 载带与卷盘规格

LED包装在8mm宽的压纹载带中。载带卷绕在标准的7英寸（178mm）直径卷盘上。每卷包含2000片。包装符合ANSI/EIA-481规范。规格书图纸中提供了凹槽尺寸、载带节距和卷盘轴心的关键尺寸细节。

7.2 标签信息

卷盘标签包含部件号（LTSA-S089ZWETU）以及电压（Vf）、强度（Iv）和颜色（例如，D7/Y5/W30）的具体分档代码。这便于根据应用需求进行精确追溯和选择。

8. 应用建议与设计考量

8.1 典型应用场景

• 汽车内饰照明：地图灯、阅读灯、脚坑照明以及一般座舱环境照明。
• 指示灯与背光：按钮、开关和仪表板图形的背光。信息娱乐或气候控制系统的状态指示灯。
• 消费电子产品：适用于需要明亮、广角白光照明且采用自动化组装的设备。

8.2 关键设计考量

• 电流驱动：始终使用恒流源驱动LED，而非恒压源。为获得指定的光学特性，推荐工作电流为20mA。超过50mA直流电流将违反绝对最大额定值。
• 热设计：使用公式计算预期结温（T_J）：T_J= T_A+ (R_θJA× P_D)，其中P_D= V_F× I_F。为确保可靠性，应使T_J远低于125°C。使用推荐的PCB焊盘布局和足够的铜面积进行散热。
• 光学设计：120度视角提供了非常宽的散射。如需更聚焦的光线，则需要次级光学元件（透镜或反射器）。
• ESD防护：虽然额定值为2kV HBM，但在PCB上实施标准的ESD防护措施（例如瞬态电压抑制二极管）是良好的做法，尤其是在汽车环境中。

9. 技术对比与差异化

LTSA-S089ZWETU通过其专为汽车配件市场量身定制的特性组合实现差异化：

• 汽车级认证：参考AEC-Q102是与商业级LED的关键区别，意味着在更严格的环境应力条件（温度循环、湿度等）下进行了测试。
• 宽工作温度范围：-40°C至+100°C的范围超出了典型的商业LED规格，后者通常最高为+85°C。
• 特定颜色分档（W30）：提供了定义的白点，这对于需要多个单元间颜色一致性的应用至关重要。
• 高发光强度：在20mA下典型值2450 mcd，对于广角SMD LED来说是相对较高的输出，提供了良好的亮度效率。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 我可以让这款LED在50mA下持续工作吗？

虽然直流正向电流的绝对最大额定值为50mA，但光电特性是在20mA下指定的。在50mA下工作会产生更多的光，但也会产生显著更多的热量（功耗约等于 Vf * 50mA）。这将提高结温，可能缩短寿命并导致光输出更快衰减。如果打算在接近最大电流下工作，必须进行彻底的热分析。

10.2 光通量（lm）和发光强度（mcd）有什么区别？

光通量（流明）测量LED在所有方向上发射的可见光总量。发光强度（坎德拉）测量LED从特定方向（通常是沿其中心轴）看起来有多亮。这款LED具有较高的轴向强度（mcd），但也有宽光束（120°），因此总光通量（lm）适中。对于区域照明，光通量更相关；对于定向指示灯，发光强度更相关。

10.3 为什么存储和烘烤程序如此重要？

基于环氧树脂的封装会从空气中吸收湿气。在高温回流焊接过程中，这些被困住的湿气会迅速汽化，产生内部压力。这可能导致环氧树脂与引线框架之间的分层，甚至使封装开裂（“爆米花”现象），从而导致立即或潜在的失效。遵循MSL 2a操作程序可以防止这种失效模式。

11. 实际应用案例分析

场景：设计汽车中控台背光。设计师需要照亮几个按钮和一个小型图形显示器。他们选择LTSA-S089ZWETU，因为它具有汽车级认证、白光和宽视角。他们使用推荐的焊盘布局设计PCB，为每个LED使用20mA恒流驱动IC。他们从相同的强度档（例如Y6）和颜色档（W30）中选择LED，以确保所有按钮的亮度和颜色均匀。PCB设计时，将接地层连接到LED焊盘以帮助散热。在组装过程中，密封卷盘在其车间寿命内使用，并严格遵守IR回流温度曲线。最终产品提供了一致、可靠的照明，满足汽车温度和寿命要求。

12. 技术原理介绍

LTSA-S089ZWETU基于氮化铟镓（InGaN）半导体技术。在白光LED中，发蓝光的InGaN芯片涂覆有荧光粉层。当芯片发出蓝光时，荧光粉吸收其中一部分并以更长的波长（黄光、红光）重新发射光。剩余的蓝光与荧光粉转换的光的组合在人眼看来是白色的。黄色透镜则充当最终的滤光片，可能用于调节色温或提供特定的美学效果。这种荧光粉转换白光LED技术效率高，可以创建各种白点。

13. 行业趋势与发展

用于汽车和通用照明的SMD LED趋势继续朝着更高光效（每瓦更多流明）、更高显色指数（CRI）以及在更高结温下更高可靠性的方向发展。同时，封装也在朝着小型化发展，同时保持或增加光输出。此外，将控制电子器件直接与LED集成的智能照明系统正变得越来越普遍。对于汽车内饰，具有多色和调光功能的动态环境照明是一个增长趋势，尽管本特定元件是适用于经济高效、功能性照明应用的单色静态解决方案。